探究游乐设施中的功与能-【一战成名新中考】2025安徽中考物理中考必考知识点专题特训

1．如图甲所示，游乐场过山车是比较惊险刺激的项目，小明游玩后对此项目比较感兴趣，准备对过山车到达竖直平面内的圆形轨道内侧的顶端而不会掉下来的情况进行研究。他从网上购买如图乙所示的离心轨道。小明把钢球从斜轨较高的A处由静止释放，到达轨道最低点C处后，再沿竖直平面内的圆形轨道内侧经最高处D点，走完圆形轨道，再爬上斜轨到达E处停下。在实验过程中，有许多发现。 （1）从A处由静止释放钢球，到达轨道最低点C处，此过程中钢球的动能　 　。 （2）钢球在E处时机械能　 　（选填“大于”“小于”或“等于”）其在C处时的机械能，钢球经过D点时轨道对钢球的支持力的方向是竖直　 　（选填“向上”或“向下”）。 （3）把钢球放在与D处等高点B处由静止释放，钢球　 　（选填“能”或“不能”）到达圆轨内侧最高点D处。 2．当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢？过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行起，就不再有任何装置为它提供动力了，从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的重力势能不断减小，动能不断增大，由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低（如图所示）。像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来. （1）过山车通过A点向上运动的过程中，动能　 　（选填“变大”“不变”或“变小”）； （2）后面的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低的原因是　 　； （3）在过山车前行的过程中，遇到紧急情况能够准确地停下来，是由于安装了　 　； （4）过山车第一次下行后，是利用重力势能作为“发动机”的；在生产与生活中，与过山车利用了相同“发动机”的有　 　（请举一例）。 3．生活中处处有科学，小明在小区游乐场里发现很多玩具蕴含了功和能的知识。 （1）人能从滑梯滑下是因为重力做功，重为500牛的小明从图甲的滑梯顶端滑落到地面，重力做功　 　J。 （2）图乙是双人跷跷板，座位A和D到支点的距离都为100厘米，弹簧座位B和C到支点的距离都为60厘米，重为500牛的小明和300牛的小红想要玩跷跷板，他们的座位选择合理的是　 　。 （3）小明发现双人跷跷板加装了弹簧后，自己从水平位置开始下降到最低点，再返回水平位置的过程中比不加弹簧时更省力，从能量转化的角度解释其原因：　 　。 4．喷泉是利用水泵将水喷洒成特定形态进行表演艺术。水泵由电机带动工作，水泵的叶轮高速旋转，驱使水飞离叶轮向外喷出，从而在叶轮中心区形成真空，将池中的水不断“吸”上来。水泵转速恒定时，喷出的水柱高度稳定。（水柱可视作圆柱体）音乐喷泉系统能将音乐的频率变化转化为水泵的转速变化，达到调节水柱高度的目的。水泵的流量与转速成正比，扬程与转速的平方成正比。流量指水泵单位时间内喷出水的体积，扬程指水泵能将水提升的高度。 如图，游乐喷泉向上喷出的水柱使卡通模型悬停在空中，喷泉使用的水泵的部分参数如下表。 额定转速n 3000r/min 额定流量Q 0.04m3/s 额定扬程H 8m （1）欣赏音乐喷泉时，水泵的叶轮中心区形成真空，水池中的水在　 　的作用下不断地进入水泵内，水泵由电机带动工作，叶轮高速旋转，该过程电机的电能转化为叶轮的　 　能，水离开水泵后由于　 　继续上升形成喷泉。 （2）下列关于喷泉的有关说法，正确的是　 　。 A.卡通模型所受重力与水对模型的冲击力是相互作用力 B.向上喷出的水在上升过程中的速度处处相等 C.水泵的工作原理和大型客机升空原理一样 D.水泵的转速越快，喷泉喷的水柱越高 （3）该喷泉第一次调试时水泵转速为额定值的0.9倍，则此时扬程为　 　m；一分钟喷泉喷出　 　kg的水。 （4）小明发现喷泉竖直向上喷出的水柱在上升阶段粗细并不均匀，假设喷泉出水口的内壁直径为d，水流速度为v，根据流量的定义可以推出Q＝　 　（用含有d、v、π的式子表示），由此可知喷出水柱在空中上端较　 　（选填“粗”或“细”）。 5．摩天轮结构主要由轮缘，轮辐锁，轮轴，轮毂，A型塔架以及拱形桁架组成。整个结构示意如图乙所示。轮缘分内外两层，内轮员杆件为钢管，内外轮缘之间为空间三角桁架，座舱通过支撑连接在外轮缘。内轮与轮毂之间通过钢索盘由四十根钢索交错连接。轮轴为铸钢件。整个摩天轮由A型支架支撑，另有多根稳定索作为摩天轮的稳定支撑。桁架拱为摩天轮提供侧向支撑，支撑驱动和导向系统以及作为防暴风固定装置。 摩天轮工作原理是用电动机通过减速机减速，把高转速低扭矩的转为高扭矩低转速的机械动 力，通过轮胎等既有弹性又有一定强度的中间机构传到轮盘上，使其低速匀速转动。 （1）摩天轮的内轮缘杆件为钢管，之所以用钢来做，主要是因为钢　 　。 A．导电性强 B．磁性强 C．导热性好 D．硬度大 （2）当人乘坐摩天轮由最低点运动到最高点的过程中，人的机械能　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）。 （3）摩天轮工作时用电动机通过减速机减速，电动机的工作原理是　 　。 （4）人随着摩天轮在空中匀速转动的过程中受的是　 　（选填“平衡力”或“非平衡力”）； （5）当人乘坐摩天轮运动到最高点时，若不慎从口袋滑落一小球，不计空气阻力，则该小球接下来的运动轨迹可能是图丙中哪幅图　 　。 1．（1）增加 （2）小于 向下 （3）不能 2．（1）变小 （2）由于摩擦，机械能减小 （3）机械制动装置 （4）打桩机 3．（1）1500 （2）BD （3）弹簧的弹性势能转化为跷跷板的动能和重力势能 4．（1）大气压 机械 惯性 （2）D （3）6.48 2160 （4） 粗 5．D （2）增大 （3）电能转化为机械能 （4）非平衡力 （5）D 学科网（北京）股份有限公司 $$ 参考答案 1．（1）增加 （2）小于 向下 （3）不能 2．（1）变小 （2）由于摩擦，机械能减小 （3）机械制动装置 （4）打桩机 3．（1）1500 （2）BD （3）弹簧的弹性势能转化为跷跷板的动能和重力势能 4．（1）大气压 机械 惯性 （2）D （3）6.48 2160 （4） 粗 5．D （2）增大 （3）电能转化为机械能 （4）非平衡力 （5）D 学科网（北京）股份有限公司 $$